新舊混凝土界面粘結(jié)

1、新老混凝土的界面新老混凝土的界面部分新建混凝土工程以及結(jié)構(gòu)維護(hù)、加固、改造工程中，經(jīng)常涉及到新老混凝土的界面粘結(jié)問(wèn)題，新老混凝土界面粘結(jié)的好壞直接影響了工程質(zhì)量。要使新老混凝土真正成為一個(gè)整體來(lái)共同工作，則新老混凝土界面的良好粘結(jié)就成為關(guān)鍵所在。有很多工程中，新老混凝土粘結(jié)面在工作一段時(shí)間后，就出現(xiàn)裂縫，新補(bǔ)混凝土也出現(xiàn)剝落和裂縫現(xiàn)象，使整體結(jié)構(gòu)的使用功能和安全性再次受損，沒(méi)有能夠的達(dá)到理想效果。涉及新老混凝土粘結(jié)時(shí)，如何選擇合適的界面

2、處理材料及修補(bǔ)材料，如何進(jìn)行表面處理，怎樣評(píng)價(jià)表面的效果，影響界面粘結(jié)的主要因素有哪些，對(duì)界面粘結(jié)質(zhì)量有重要影響。在同樣的受力條件下，新舊混凝土的結(jié)合面比整澆體系中骨料與水泥石界面還要薄弱，可能是以下幾方面原因：(1)舊混凝土接觸界面存在一個(gè)類似于整澆混凝土中骨料與水泥石之間的界面過(guò)渡區(qū)，而這過(guò)渡區(qū)本來(lái)就是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。由于舊混凝土的親水性，修補(bǔ)時(shí)會(huì)在舊混凝土表面形成水膜，使結(jié)合面處新混凝土局部水灰比高于體系水灰比，導(dǎo)致界面處鈣礬石和氫

3、氧化鈣晶體數(shù)量增多，形態(tài)變大，形成擇優(yōu)取向，降低界面強(qiáng)度。且由于舊混凝土的阻礙，新混凝土中的泌水和氣泡積聚在舊混凝土表面，不僅使得新混凝土局部水灰比更高，而且使得氣孔和微裂縫在該區(qū)富集，顯著降低界面強(qiáng)度。這是物質(zhì)結(jié)構(gòu)化學(xué)方面的原因，是影響新舊混凝土結(jié)合本質(zhì)的內(nèi)因。(2)界面處露出的石子、水泥石和新混凝土的界面接觸與整澆混凝土中骨料與水泥漿的界面接觸有差別。我們知道水泥漿本身具有一定的粘結(jié)性，它主要用于包裹混凝土中的骨料，使之硬化成堅(jiān)硬的

4、水泥石。在新混凝土中的骨料經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢?、振搗被水泥漿包裹，而新舊混凝土界面處新混凝土中的骨料經(jīng)過(guò)振搗可能擠壓在界面處，是使骨料與界面突出的石子、水泥石形成“點(diǎn)接觸”，骨料堆積在舊混凝土表面，阻塞了一部分舊混凝土表面的孔隙和凹凸不平部分，使具有粘結(jié)性的水泥漿不能完全滲入孔隙中去，形成“缺漿”現(xiàn)象，界面處水泥漿不能充分浸潤(rùn)骨料和水泥石，而新混凝土失去一部分水泥漿，這樣使得粘結(jié)界面處的新混凝土中出現(xiàn)空隙，影響了新舊混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度。(3)我們

5、知道整澆混凝土中骨料與水泥石之間粘結(jié)裂縫的延伸、擴(kuò)展、連通最后導(dǎo)致混凝土破壞。整澆混凝土中骨料體積小、多棱角、骨料表面粗糙，使水泥石可嵌固在骨料表面的凹坑中，機(jī)械咬合對(duì)宏觀粘結(jié)強(qiáng)度起主要作用。從微觀上看，它增加了有效的真實(shí)接觸面積，粘結(jié)力也會(huì)大大增加。同時(shí)骨料表面的凸起對(duì)界面區(qū)結(jié)構(gòu)有增強(qiáng)作用，并能改變界面裂縫擴(kuò)展方向，使裂縫擴(kuò)散“路徑”曲折，也能消耗部分能量。而新舊混凝土界面處的骨料和硬化水泥石形成一個(gè)“面”，象一塊表面比較平坦的“大骨

6、料”，而這塊“大骨料”與整澆混凝土中的骨料相比不但體積大且只有一個(gè)“面”，并且這個(gè)“面”很平坦。修補(bǔ)材料與舊混凝土之間存在物理化學(xué)性質(zhì)差異，由于冷熱交替、凍融循環(huán)作用及新混凝土的收縮而在結(jié)合面處引起附加應(yīng)力，誘發(fā)“先天”裂縫。從受力的角度看，在整澆混凝土中骨料體積小、多棱角、骨料表面粗糙，并且被水泥石分開(kāi)，分布較“均勻”而不象新老混凝土界面處相對(duì)集中，裂縫、缺陷產(chǎn)生的概率較大，再加上界面比較“平坦”不能使裂縫擴(kuò)散“路徑”曲折，消耗能量，

7、所以一旦從這一區(qū)域引發(fā)了裂縫，裂縫尖端處應(yīng)力集中，就會(huì)導(dǎo)致裂縫迅速開(kāi)展和傳播，新舊混凝土界面承載能力會(huì)進(jìn)一步被削弱，最后導(dǎo)致界面處首先破壞，即破壞總是從最薄弱環(huán)節(jié)開(kāi)始。以上幾個(gè)因素綜合起作用，這就是在相同受力條件下，新舊混凝土界面要首先破壞的原因。用壽命大為縮短。主要用在大塊修補(bǔ)及水下工程。普通砂漿對(duì)小面積小厚度修補(bǔ)粘結(jié)較為適用，但收縮率大。樹脂基質(zhì)材料就是主要以高分子樹脂材料作為膠粘劑的復(fù)合粘結(jié)材料。主要有樹脂混凝土(PC)，有機(jī)膠粘

8、劑等。樹脂混凝土(PC)主要由有機(jī)膠結(jié)料，填料和粗骨料幾部分組成。有時(shí)，為改善其某項(xiàng)性能，必要時(shí)也加入短纖維、減縮劑、偶聯(lián)劑、阻燃劑、防老劑等添加劑。樹脂混凝土早期強(qiáng)度高，后期強(qiáng)度也較高，對(duì)老混凝土的粘接強(qiáng)度高，吸水率小，抗?jié)B性、抗凍融性好，但對(duì)溫度的敏感性大，受力變形量和徐變大，且價(jià)格昂貴。聚合物改性水泥基材料是將聚合物乳液或水溶性聚合物粉末摻入新拌水泥基材料中，必要時(shí)另加其他各種添加劑，可使水泥基材料的性能得到明顯的改善，簡(jiǎn)稱PMC

9、。由于多數(shù)PMC與老混凝土粘結(jié)性能好，常常被作為老混凝土表面粘結(jié)材料。固特邦JNJ混凝土復(fù)合界面處理劑為此類高性能聚合物改性水泥基復(fù)合材料。JNJ在硬化前，由于聚合物膠乳有很好的減水作用，使拌和物流動(dòng)性得到大大提高，改善JNJ與老混凝土表面的浸潤(rùn)性，便于JNJ滲透至老混凝土表面孔隙中，增強(qiáng)了JNJ與老混凝土表面的機(jī)械粘結(jié)。JNJ硬化過(guò)程中，由于其出色的增粘保水作用，既避免了界面局部水灰比過(guò)大的多孔疏松過(guò)渡區(qū)，同時(shí)又能充分保證了水泥水化的

10、需水。隨著水化反應(yīng)的進(jìn)行，JNJ中的活性礦物組分發(fā)生水化反應(yīng)，減少界面收縮，避免氫氧化鈣的富集及取向，同時(shí)聚合物乳液成膜，聚合物粒子相互粘連，形成粘結(jié)性的聚合物薄膜，強(qiáng)化了作為膠結(jié)料的水泥硬化體，孔隙率明顯降低，孔結(jié)構(gòu)特征顯著改變。因此，JNJ的粘結(jié)性、耐腐蝕及抗凍融性、抗拉韌性較普通水泥基材料大大提高，硬化后的JNJ具有理想的綜合性能。理想的界面粘結(jié)材料應(yīng)滿足以下要求：①適宜的凝結(jié)時(shí)間②較好的工作性能③較高的早期及后期強(qiáng)度④同老混凝土

11、有較好的粘結(jié)強(qiáng)度⑤與老混凝土有較好的相容性⑥后期本體強(qiáng)度及粘結(jié)強(qiáng)度不回降，耐久性好⑦防水和抗?jié)B性好⑧低收縮。粘結(jié)材料與老混凝土的相容性主要表現(xiàn)在收縮應(yīng)變，熱膨脹系數(shù)，彈性模量，抗拉強(qiáng)度，泊松比，粘結(jié)力，疲勞性能，化學(xué)特性，浸透性，顏色特性，抗壓強(qiáng)度，蠕變特性等諸多方面。新老混凝土界面粘結(jié)材料必須是一種低收縮材料，否則在界面層出現(xiàn)拉應(yīng)力。其熱膨脹系數(shù)及彈性模量、橫向變形系數(shù)與老混凝土應(yīng)盡可能地保持一致，在溫差變化及應(yīng)力作用下，材料界面不會(huì)

12、出現(xiàn)應(yīng)力集中，保證界面的良好結(jié)合。其抗拉強(qiáng)度必須優(yōu)于老混凝土，因?yàn)槟壳案黝愋扪a(bǔ)粘結(jié)材料一般都有足夠的工程抗壓強(qiáng)度，而實(shí)際在修補(bǔ)粘結(jié)材料中較易產(chǎn)生張應(yīng)力，所以必須選用抗拉強(qiáng)度大的修補(bǔ)材料。粘結(jié)材料必須具備優(yōu)良的疲勞性能和較強(qiáng)的粘結(jié)力，從而保證粘結(jié)的耐久性?；瘜W(xué)性質(zhì)應(yīng)穩(wěn)定并同時(shí)具備優(yōu)良的護(hù)筋性。粘結(jié)材料的本體抗壓強(qiáng)度應(yīng)足以承受載荷。影響界面粘結(jié)的其它因素影響界面粘結(jié)的其它因素（1）界面接縫方式加固修補(bǔ)工作進(jìn)行時(shí)，修補(bǔ)混凝土的澆注方向?qū)π屡f混